CN1423864A - 在利用天线阵列的cdma系统中的下行链路信号处理 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于运行在蜂窝通信系统中的第一基站(BS)的方法,蜂窝通信系统包括多个用于发送信息到用户单元(SU)的基站(BS)。信息被包括在从第一BS发送到SU的下行链路信号中。第一BS包括一个天线阵列,它被使用来发送下行链路信号到SU。每个天线被耦合到信号处理电路,该电路通过处理下行链路信号而产生用于该天线的天线信号。该处理过程取决于在产生要被发送到天线阵列的各个天线上的各个信号时要利用的一个加权因子组。加权因子组取决于所述SU相对于所述天线阵列的位置。蜂窝系统包括至少一个这样的协议,其中SU产生一个报告信号,用于表示当第一BS发送导引下行链路信号时由SU接收的信号质量。本发明的方法通过从BS发送多个导引下行链路信号到SU,确定在与SU通信时要被使用的加权因子组,每个导引下行链路信号利用不同于被使用来处理其它的导引下行链路信号的一个加权因子组来执行处理。针对每个导引下行链路信号而接收的报告信号被进行比较,以便确定哪个加权因子组应当被用于下行链路方向上的通信。本发明的方法可以在现有的CDMA蜂窝标准(诸如IS－95标准)内被实施。

Description

在利用天线阵列的CDMA系统中的下行链路信号处理

发明领域

本发明涉及无线通信系统领域，更具体地，涉及在基于CDMA的数字蜂窝和类似的系统中用于确定由使用多单元天线阵列来减小噪声和干扰的通信站利用的专门的通信参量的方法。

发明背景

蜂窝电话系统的成功导致了需求的增长。为了提供为满足这种增长的需求所需要的通信带宽，开发了使得在单个频带上能够同时出现几路对话的技术。在时分多址(TDMA)中，每个通信频率被划分成“时隙”，每个时隙被用于一路单独的对话。第二种技术依赖于码分多址(CDMA)，用来增加可以共享任何给定的通信频率的用户的数目。在这样的系统中，每个用户用一个与由具有该通信频率的其它用户使用的代码正交的或接近正交的代码来编码他或她的传输。实际上，通信频带被划分成多个可以同时发送信息的分开的信道。可以共享任何给定的通信频率的信道的最大数目取决于在每个信道中干扰和噪声的水平。

每个信道受到的干扰和噪声的很大部分来源于在地理上受局限的发射，诸如来自具有该通信频率的其它用户的发射。在理想的情形下，信道被完全地分开，所以，在一个信道中的发射不应当“泄漏”到其它信道。在CDMA的情形下，信道隔离度取决于被使用来编码发射的代码的性质。互相“正交”的代码提供互相不泄漏的信道。不幸地，即使在利用数学上正交的代码的那些情形下，这些代码的在商业上易于实现的设备实施和传播环境的色散性质也会导致产生某些信道间泄漏。实际上，非理想的电子学和传播环境使得即使是完全正交的代码也会变换成仅仅接近正交的代码。

一种用于减小信道间泄漏的方法，是利用“自适应智能天线处理”来鉴别相对于感兴趣的信号源在地理上处在不同位置的干扰和噪声源。连同自适应信号处理一起，自适应智能天线处理利用天线阵列，在减小来自在地理上与感兴趣的蜂窝用户分开的干扰源的视在信号强度的同时，可以增强来自该用户的信号。考虑在同一个频率上用不同的代码发射的两个CDMA蜂窝用户的情况。正如以上指出的，每个用户的信号将“泄漏”到其它用户的通信信道。如果足够的距离把用户互相分开，以及天线组合体利用自适应智能天线处理，则小区可被配置为以空间选择的方式发射和接收，从而减小信道间泄漏。在这样的系统中，基站(BS)这样来配置天线复合体，以便将信号发送到它的用户时使得它的信号能对准第一用户，以及优先地从该用户的位置接收信号。并且也要这样来选择发射和接收方向图，使得在第二用户的位置处有一个零点区域。也就是，当BS正在向第一用户发射时，在第二用户的位置处接收的发送能量比起在第一用户的位置处接收的能量低得多。同样地，当BS被配置成侦听第一用户时，第二用户的视在信号强度显著地减小。所以，即使小部分的第二用户的信号泄漏到第一信道，泄漏的强度也被显著地减小，因为第二用户的信号的视在强度已被减小。

自适应智能天线处理的一种形式被称为线性自适应智能天线处理。在线性自适应智能天线处理系统中，来自阵列的每个天线的信号首先被放大和被移相。得出的信号然后被相加在一起，以便形成一个可被看作为由“虚拟的”天线产生的信号，该天线能增强来自小区内特定的位置的信号，而同时衰减来自其它位置的信号。放大倍数和相移决定虚拟天线的可接受的方向图。同样地，通过从施加到每个天线的信号产生经过放大的和移相的信号，可以优选地把信号对准小区中的一个被局限的区域。

由于每个用户可以处在不同的位置，一组参量与每个用户有关。这些参量确定在与该用户通信时使用的相移和放大倍数。参量组规定从BS到蜂窝用户的通信中使用的“下行链路”的相移和放大倍数组、以及从蜂窝用户到BS的通信中使用的“上行链路”的相移和放大倍数组。通常，通过搜索对于该用户提供最好信号质量的该组的可能的相移和放大的空间，可以对于每个用户“实验地”确定这些参量。因为用户和干扰源移动以及环境随时间改变，处理过程必须以规则的时间间隔重复进行。

在利用CDMA的数字蜂窝单元中，有很大的资金投入。因此，把自适应智能天线处理的好处附加到这样的系统是有利的，而不需要蜂窝用户得到新的设备或重新规划现有的蜂窝电话。理想地，只有要求附加容量的那些BS需要通过提供天线阵列和相关的信号处理硬件而改变。因此，用于把现有的CDMA系统发展到组合的CDMA自适应智能天线处理系统的任何方法不需要现有的蜂窝手机中任何新的特性。

用于接收来自蜂窝用户的信号的上行链路参量可以无需蜂窝用户介入而被确定。例如，上行链路参量可以在BS处通过搜索能向所讨论的用户提供最佳接收的一组相移和放大倍数而被确定。已知有几种用来确定使得在BS处接收的信号最佳化的相移和放大倍数的方法，所以，这里不详细讨论这些方法。读者可参考授权给Roy等的、题目为“Spatial Division Multiple Access Wireless CommunicationSystems(空分多址无线通信系统)”的美国专利5,515,378和5,642,353，它们是基于使用来自蜂窝用户的信号到达方向的方法。授权给Barrat等的、题目为“Spectrally Efficient High CapacityWireless Communication Systems(频谱有效的高容量无线通信系统)”的美国专利5,592,490和授权给Ottersten等的、题目为“Spectrally Efficient High Capacity Wireless CommunicationSystems With Spatio-Temporal Processing(具有空间-时间处理的频谱有效的高容量无线通信系统)”的美国专利5,828,658描述了分别基于空间和空间-时间签名的方法。授权给Barrat等的、题目为“Method And Apparatus For Decision Directed DemodulationUsing Antenna Arrays And Spatial Processing(使用天线阵列和空间处理的判决引导的解调的方法和设备)”的美国专利5,909,470描述了基于判决引导的参考信号的方法。这些专利在此引用，以供参考。

如果从BS到蜂窝用户的通信是在与从该用户到BS的通信相同的频率上进行的，则下行链路参量可以容易地从上行链路参量被计算出。这个计算也需要与在信号放大路径中各种电子部件有关的校准数据以及天线的特性。不幸地，遵从IS-95标准的CDMA系统将不同的频率用于与每个用户的下行链路和上行链路通信。结果，最佳下行链路参量在没有蜂窝手机的一定程度的介入的情况下，通常不可能容易地被确定。

广义地，本发明的目的是提供一种用于运行自适应智能天线处理-CDMA蜂窝电话系统以便确定下行链路信号处理参量的改进的方法。

本发明的另一个目的是提供一种用于确定下行链路信号处理参量而不需要把任何新的特性添加到现有的CDMA蜂窝手机上的方法。

通过本发明的以下的详细说明和附图，本领域技术人员将明白本发明的这些和其它目的。

发明概要

本发明是一种用于运行蜂窝通信系统中的第一基站(BS)的方法，所述蜂窝通信系统包括多个用于发送信息到用户单元(SU)的基站(BS)。信息被包括在从第一BS发送到SU的下行链路信号中。BS包括一个天线阵列，它被使用来发送下行链路信号到SU。每个天线被耦合到信号处理电路，该电路通过处理下行链路信号从而产生用于该天线的天线信号。该处理取决于在产生要被发送到天线阵列的各个天线上的各个信号时利用的加权因子组。加权因子组取决于SU相对于天线阵列的位置。蜂窝通信系统包括至少一个协议，其中SU产生一个报告信号，该信号表示当第一BS发送导引下行链路信号时由SU接收的信号质量。本发明的方法包括用于确定相应于SU的加权因子组的方法。在本发明的方法中，第一BS发送多个导引下行链路信号给SU，每个导引下行链路信号利用不同于被使用来处理其它的导引下行链路信号的加权因子组来进行处理。由SU产生的报告信号被接收以用于至少两个导引下行链路信号。加权因子组根据所接收的报告信号的比较结果而被分配给SU。在本发明的一个实施例中，第一个导引下行链路信号包括第一识别符，以及第二个导引下行链路信号包括第二识别符，它不同于所述第一识别符。第一和第二识别符标识第一和第二BS，其中第二基站优选地设置在离开第一基站这样一个距离，该距离足以确保由第一基站发送的、其中包含第二识别符的导引下行链路信号不干扰在第二BS与当前正在同第二BS通信的SU之间的通信。也可以构建把越区切换与加权因子确定合并在一起的本发明的实施例。在这样的系统中，SU也接收来自第二BS的第三导引下行链路信号。SU产生和发射一个表示第三导引下行链路信号的信号强度的报告信号给第一BS。第一BS根据为第一、第二和第三导引信号报告的信号强度来确定是否把SU切换到第二BS。本发明的方法可以在现有的CDMA蜂窝标准(诸如IS-95标准)内被实施。

附图简述

图1是采用与多个蜂窝用户通信的天线阵列的BS的信号处理部分的方框图。

发明详细描述

参照图1更容易了解本发明借以得到其优点的方式。图1是采用天线阵列111与多个蜂窝用户通信的BS的信号处理部分110的方框图。示例的用户被显示为101和102。来自天线的信号被耦合到RF(射频)接收电路112。“开关”132确定天线是被连接到接收电路112还是发射电路122。RF接收电路112下变频来自阵列111中每个天线的、具有上行链路RF频率的RF信号，以及把基带信号数字化，以便提供同相和正交信号给用于每个天线的接收信号处理器113，以及把这些数值存储在存储器。在以下的讨论中，对于第i个天线的、在时间t被数字化的同相信号用I_i(t)表示，正交信号用Q_i(t)表示。基带信号典型地被过采样，以便确保由数字化引入的误差不会显著地影响到总的误码率。

如上所述，接收信号处理器可被看作为用于构建每个用户的虚拟信号的处理器，它以尽可能大的增益最佳地恢复由该用户发送的信号，而同时尽可能地拒绝其它用户和干扰源。接收信号处理器通过形成来自每个天线的信号的加权的和值，从而产生每个虚拟信号。在以下的讨论中为了简化表示法，在时间t的来自第i个天线的信号被表示为z_i(t)＝I_i(t)+jQ_i(t)。这里，z_i(t)是根据在时间t由第i个天线产生的同相和正交的信号(I_i(t)和Q_i(t))构建的复数值函数。在时间t对于第n个用户构建的接收信号被给出为： $S_m^R\left(i\right)=\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}W_{\mathrm{nj}}^R{z}_i\left(t\right)---\left(1\right)$

这里，系数^RW_n，t是复数值接收加权因子组以及M是阵列中天线的数目。每个加权因子等价于要被施加到一个天线信号上的放大倍数和相移。

如上所述，接收信号处理器计算接收加权因子，以使得每个用户的接收最佳化。通常，加权因子必须被周期地重新计算，因为每个用户的位置随时间改变，并且背景干扰源也随时间改变。

发送处理过程类似于接收处理过程。各个话音/数据信号被输入到信号处理器123，它产生要被发送到每个天线单元的信号。在时间t第m个同相信号被给出为： $z_m\left(t\right)=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}W_{m,n}^{T}S_n^T\left(t\right)---\left(2\right)$

这里，系数^TW_m，n，是复数值发送加权因子组以及^TS_n(t)是在时间t要被发送到第n个用户的信号。N′表示外出信道的数目。通常，每个要接收信号的SU有一个这样的信道。另外，可以有其它的信道，诸如下面讨论的导引信道。天线信号然后被上变频到下行链路频率，以及从天线阵列111被发射。

如上所述，如果上行链路和下行链路频率是不同的，则最佳发送加权因子矩阵不能容易地根据用于一个用户的接收加权因子组被计算。在本发明中，用于任意给定的用户的最佳发送加权因子是通过利用反馈机制得到的。BS尝试各种候选的加权因子组，以及得到来自用户的、有关于由该用户接收的信号质量的反馈。在遵从IS-95CDMA标准和它的以后的修改版本的蜂窝系统中，本发明提供用于测试加权因子和接收反馈的机制，而不引入任何需要改变用户所利用的设备的新协议。

本发明的优选实施例利用反馈机制，它是为帮助BS执行越区切换而建立的。遵从上述的标准的蜂窝CDMA系统将SU反馈用于诸如功率控制和越区切换的运行中。直至SU从新的BS接收适当的信号之前，SU不能越区切换到新的BS。所以，建立了用于SU的协议，以用于报告从每个BS接收的信号强度或信号质量，从而有助于BS作出越区切换决定。

这些机制使用在预定的导引信道上发送的信号。例如，在IS-95CDMA标准中，BS在所有的时间在每个工作的载波上发送导引信道。在CDMA方案内被使用来实施导引信道的代码是通过把一个时间偏差收集到唯一地标识BS的PN序列中，从而从长的导引伪随机(PN)序列中产生的。

如上所述，在CDMA系统中的越区切换典型地是SU辅助的。SU可以进行一个或多个BS的信号质量的测量，以及把这些测量值报告给当前与它进行通信的BS。有许多可能的信号质量测量。本发明并不依赖于信号质量测量的特定的选择。对于本领域技术人员已知的信号质量测量的例子包括：将每个比特的能量除以噪声加上干扰谱密度(E_b/N₀)、接收信号强度指示(RSSI)、信号对干扰加噪声的比值(SINR)、以及误码率。SU测量和测量报告可以自动地或在BS的请求下执行。

本发明的优选实施例通过使用通常与给定的BS无关的导引信号以一种新颖的方式来利用现有的SU反馈功能，以便在该BS处提供对于确定最佳发送加权因子所需要的反馈。为了简化以下的讨论，将根据利用IS-95CDMA空中接口标准的实施方案描述本发明。本领域技术人员从以下的讨论将会看到，也可以使用其它标准的反馈协议而不背离本发明的教导。

上述的标准可以实施一个被称为导引测量请求命令消息(PMROM)的协议。当BS在导引信道上发送一个PMROM时，SU用导引强度测量消息(PSMM)进行应答，该消息包含作为在SU处测量的、在PMROM中标识的导引信道的信号强度的测量值。在本发明中，BS通过使用特定的发送加权因子组(其中包含对于每个天线的幅度和相位分量)在所讨论的导引信道上发送信号。这些加权因子必须被保持一段足以允许SU完成它的测量的时间。再次参照图1，BS优选地包括导引信号处理器141，它产生要被馈送到天线阵列中的每个天线的导引信号。通信的SU然后用引导强度测量消息(PSMM)来进行应答，这个消息被发送加权因子处理器142接收。BS注意到来自正在通信的SU的PSMM，然后重复具有不同的发送加权因子组的PMROM。BS也可以发送多个具有同一个发送加权因子组的PMROM，以便得出信号质量或信号强度测量值的时间平均。优选地，BS循环测试所有的发送加权因子组；然而，BS也可以根据一部分加权因子组作出判决。一旦BS循环测试所有的发送加权因子组、以及从所有进行通信的SU接收了测量信息后，它就确定用于从BS发送信号到每个SU的最佳发送加权因子组。应当指出，BS在这个最佳化程序过程期间，将发送其它的信息(即话音和/或数据)给每个用户。被用于那些发送的加权因子优选地是对于相应于每个用户的加权因子组的最佳当前估值。所以，在本发明的优选实施例中，每次找到候选的加权因子组比起当前用于一个用户的加权因子组更好时，当前的加权因子组立即被更新，而不是等待整个的候选加权因子组都被检验。

整个的这个最佳化程序过程然后按规定的时间间隔内重复。时间间隔典型地是系统中环境变化程度的函数。在高度移动性的CDMA系统中，该程序过程将比SU不移动的CDMA系统中更频繁地重复进行。IS-95标准保证，SU将在0.2秒内用PSMM来应答PMROM。

在重新计算时间间隔很短的环境中，最好是同时测试多个加权因子组的系统。多个加权因子组可被同时测试的实施例，可以通过使用通常被用来实施在BS之间或在同一个BS的扇区之间的越区切换的机制而被构建。

每个BS具有由与该BS有关的导引代码规定的导引信道。SU监视多个不同的导引信道组。按照IS-95标准，SU监视四个导引信道组：激活的组、候选组、邻居组、和剩余组。

激活的组包含与被分配给SU的前向业务信道有关的一个或多个导引信道。在激活的组中的每个导引信道相应于一个这样的BS，其中SU主动与这个BS通信。通常，在激活的组中只有一个导引信道；然而，在越区切换期间，在激活的组中有附加的导引信道。在遵从IS-95标准的系统中，一开始分配一个前向业务信道给SU，以及所述激活的组被初始化为只包含与该前向信道有关的导引信道。随后，激活的组中的导引信道在来自当前处在激活的组中的BS的消息中被规定。

候选组相应于由SU以足够的强度进行接收的导引信道，以便指示：相关的前向业务信道可被成功地接收。按照IS-95标准，如果SU处理在当前的激活的组没有列出导引信道的越区切换操纵消息(HDM)，以及对于该导引信道的越区切换停止定时器还没有满时，则SU把导引信道添加到候选组。所以当前的BS可以通过使用传统的越区切换消息把候选的导引信道装载到SU，而不必中断BS与SU之间的当前的通信以及不需要把任何新的协议添加到SU。

邻居组相应于当前不处在激活的组或候选组中、但多半是用于越区切换的候选者的导引信道。这个组也利用与激活的组中的导引码不同的导引码。在当前的CDMA载波上与BS进行的通信中规定的所有其它的导引信道都是处在剩余组中，它也由SU保持。

在正常运行时，如果出现两个事件之一的话，SU将自动地发送一个PSMM。当候选组的导引信道、邻居组导引信道或剩余组导引信道的强度超过预定的门限值、以及因为最后的HDM从BS接收所以报告这一信息的PSMM还没有被发送时，出现第一事件。当候选组导引信道在强度上超过工作组导引信道时，触发第二事件。在正常运行时，当SU移动到在越区切换时将被转移到的第二BS的范围时，可能出现第一事件。当候选的导引信道表示：与其有关的BS比起当前的一个BS可能是对于工作的BS的更好的选择时，出现第二事件。通常，当前的BS使用这些条件来管理越区切换。

本发明利用观察到的结果：通常在IS-95标准中规定的导引码比起由SU当前使用的导引码多得多。IS-95标准规定512个导引码。然而，一个SU很少处在512个BS范围内。考虑由处在SU的范围以外的BS和当前的BS使用的导引信道，或那些当前没有被系统中任何的BS使用的导引信道。当前的BS可以利用这些导引信道，而不会干扰其它的BS的运行。为了简化以下的讨论，这些导引被称为“测试导引”。所以，当前的BS可以通过发送HDM消息给把这些测试导引规定为候选组的成员或以上讨论的其它组之一的SU，从而利用这些测试导引来测试加权因子组。然后，SU将把这些测试导引当作为来自它认为就处在它的邻近的BS之中的导引那样对待，因为SU除了通过接收与该BS有关的导引码之外，无法确定BS实际上是否存在。

在本发明的这个实施例中，不同的加权因子被使用来发送在候选组、邻居组或剩余组导引中的不同的测试导引。当一个加权因子组被使用来发送满足以上讨论的两个事件之一的一个测试导引信号时，SU将发送对于该测试导引的PSMM，并因此而把与相应的加权因子组对应的信号强度告知BS。根据由SU报告的PSMM，BS可以选择最佳发送加权因子组，以用于通过下行链路发送信息到该SU。

还应当指出，本发明的上述的实施例提供把越区切换判决与加权因子确定处理过程组合在一起的机制。在按照本发明的BS中，当最佳加权因子组被利用来发送当前的BS的导引时，在相应于附近的BS的候选组中的导引比起用于当前的BS的导引更好地被接收时，SU准备好越区切换。所以，如果在测试导引中利用所有可能的加权因子组、以及与测试导引有关的最好信号比起在一个不同的BS处发源的导引信号更坏，则指示出一个越区切换。如果最佳接收的测试导引比实际的导引信号更好，则与最好的测试导引有关的加权因子被施加到下行链路发送，其中包括对于当前的BS导引的那些发送。在这种情形下，其它的实际的导引将不会呈现出比起激活的组中的导引更强的信号，以及将继续与当前的BS进行通信。所以，本发明可以与通常的越区切换程序过程完全兼容，并且不会干扰正常的越区切换。

应当指出，如果邻居组BS也是一个按照本发明的BS，则该BS将在它的导引信道上对各个加权因子组进行循环，以便作出关于SU是否处在该BS的影响区域中的决定。所以，与当前的BS进行通信的SU将实际上测量与相邻的BS对应的几个导引信号。每个这些导引也相应于加在相邻的BS中可被使用来与SU通信的一个加权因子组。当这些导引之一比起来自它的BS的当前最好的导引更好时，则将表示越区切换。提供最好的信号的导引信道的识别将提供用于越区切换的BS识别和在越区切换后要被使用的、在该BS中的最佳加权因子的估值。

在某些环境中，有利地以减小的功率来发送测试导引，以便减小由加权因子测试消耗的功率或由测试导引产生的干扰。在这样的系统中，SU可能不自动发送PSMM，因为接收的测试导引的强度将不足以满足上述的条件。在这样的实施例中，BS通过发布PMROM而明显地请求来自SU的PSMM。

在当前的蜂窝系统中被利用来增加容量的一个技术是把小区划分成扇区。每个扇区可被看作为独立的小区，越区切换在扇区之间进行。因此，这里使用的术语“基站”被认为包括带有一个BS的扇区。某些CDMA蜂窝系统支持被称为“软越区切换”的功能，其中SU在开始与新的BS通信时不中断与老的BS通信。也有被称为“更软的越区切换”的相关的功能，其中SU同时与同一个BS的几个扇区通信，而同时把连接从一个扇区改变到另一个扇区。这些越区切换协议需要相当大的控制信道带宽。通过使用可以让每个用户用不同的加权因子组来进行寻址的天线阵列，可以减少软的和更软的越区切换的频度。其结果是，所需的控制信道带宽被释放。这个附加的带宽可被用来执行用于加权因子确定和越区切换的合并的信令。

也可以构建本发明的这样的实施例，它处理在可用来执行信令和下行链路加权因子确定的控制信道带宽量之间的技术上的折衷。如果控制信道带宽是充裕的，则可以利用长的测试导引信道表，并且对于每个测试导引信道通过选择发送加权因子来产生高定向性的辐射方向图。这样的高的定向方向图使得下行链路通信功率增益最大化。另一方面。如果控制信道带宽是不足的，则可以利用短的测试导引信道表，并且对于每个测试导引信道通过选择发送加权因子来产生相对较宽的辐射方向图。宽的辐射方向图具有相对较低的功率增益，但它的性能对于SU的移动以及环境和SU位置的改变很不敏感。结果，当利用宽的辐射方向图时，反馈更新速率可以低得多，并且性能上没有明显的改变，从而减少控制信道上的负荷。

利用一个组合协议的、SU反馈和自适应加权因子确定的组合方式也能够执行时间迭代技术，以便得到用扇区化或切换的波束系统不可能达到的、更高的下行链路定向性增益。初始地，短的测试导引信道表被用来为每个测试导引信道选择发送加权因子以便产生相对较宽的辐射方向图。通过初始地使用具有宽的辐射方向图的一个小的测试导引信道组，可以快速确定用于最佳测试导引信道的候选者。在识别这些宽的方向图中哪些方向图是最好的以后，于是可以利用具有相应于逐渐越来越强的定向性辐射的方向图的加权因子的新候选组，直至确定了能产生最大增益的发送加权因子为止。

在Goldburg的题目为“Radio Transmission From aCommunication Station With an Antenna Array To Provide aDesirable Radiation Pattern(从具有提供想要的发射方向图的天线阵列的通信站进行无线发送)”的美国专利申请序列号08/988,519和Barratt等的题目为“Downlink Broadcasting By SequentialTransmissions From a Communication Station Having an AntennaArray(通过从具有天线阵列的通信站的顺序的发送来进行下行链路广播)”的美国专利申请序列号09/020,619中，教导了可被用来产生加权因子组(它们可被用作为本发明中的候选加权因子组)的具体的方法。这些专利申请在此引用，以供参考。

上述的本发明的实施例使用了自适应智能天线以用于相对于用户的两个方向上的通信。然而，本领域技术人员从前面的讨论将会看到，本发明也可以在只有下行链路方向上实施自适应智能天线处理的系统中被实施。

本发明的上述的实施例是根据纯“空间”处理方面描述的。这也就是，按照公式(1)和(2)对于时间t产生的信号值只取决于在特定的时间t的信号。考虑这样一个信号环境，其中由SU产生的信号通过不同的路径到达基站。例如，由该SU辐射的信号的第一部分沿着SU与基站之间的直接路径到达BS，而信号的第二部分按不同的方向行进然后从物体(诸如建筑物)反射回来而到达BS。通常，不同的路径将具有显著地不同的路径长度；所以，沿着这些路径之一到达的信号比起由直接路径到达的信号将有延时。理想地，BS希望组合这两个信号，以便增加接收的来自SU的功率。为了做到这一点，BS必须组合来自不同的时间的信号。这种时间处理也可以实施于本发明中。在提供空间-时间处理的系统中，上面讨论的公式(1)和(2)分别被归一化如下： $S_n^R\left(t_k\right)=\underset{j=-K_1}{\overset{K_2}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}W_{n,i,j}^R{z}_i\left(t_{k+j}\right)---\left(3\right)$ 和 $z_m\left(t_k\right)=\underset{j=-K_3}{\overset{K_4}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}W_{m,n,j}^{T}S_n^T\left(t_{k+j}\right)---\left(4\right)$

这里，三维加权因子组^RW_m，i，j和^TW_m，n，j是必须对于每个用户而确定的加权因子组。K₁-K₄的数值取决于时间处理的具体的实施方案。虽然公式(1)和(2)比起公式(3)和(4)在一定程度上更复杂，以及要被确定的加权因子的数目更多得多，但是基本的加权因子组确定处理过程几乎是相同的。这里，t_k(其中k是整数)表示离散的时间，在这个时间天线信号被测量或被产生。所以，将会看到，本发明也可被利用来确定这些加权因子。

本发明的上述的实施例利用线性自适应智能天线处理，也就是，要被确定的参量是在组合信号值时要被使用的简单的加权因子。然而，本领域技术人员从前面的讨论将会明白，本发明可被应用于任何情形，其中影响信号质量的最佳化参量是通过来自SU的反馈而确定的。因此，这里使用的术语“加权因子组”被认为包括在组合天线信号时被利用的任何处理参量(通过对天线信号的所述组合，可以提供这样一个信号，它表示在上行链路方向上由SU发送的信号)，或者包括被使用来处理要被发送到SU的信号以便产生在天线阵列的各个天线上发送的信号的参量。

本发明的上述的实施例利用了在特定的CDMA系统中实施的协议。然而，本领域技术人员从前面的讨论将会明白，本发明可被应用于规定一个命令的任何系统，其中信号在相关的发射频率上被发送，以及SU利用由SU在预定的频率上测量的信号质量的测量值来进行应答。因此，术语导引信号被认为包括任何一种信号，它的质量由BS进行测量和报告。

从以上的说明和附图，本领域技术人员将会明白本发明的各种修改方案。因此，本发明仅仅由以下的权利要求的范围来限制。

Claims (7)

1.用于运行在蜂窝通信系统中的第一基站(BS)的方法，该蜂窝通信系统包括多个用于发送信息到用户单元(SU)的基站(BS)，所述信息被包括在从所述第一BS发送出的下行链路信号中，所述第一BS包括一个天线阵列，每个天线被耦合到信号处理电路，后者通过处理所述下行链路信号产生用于该天线的天线信号，所述处理取决于一个加权因子组，该加权因子组在产生通过天线阵列中的各个天线来发送的各个信号时被利用，所述加权因子组取决于所述SU相对于所述天线阵列的位置，所述蜂窝通信系统包括至少一个协议，在其中所述SU产生一个报告信号，表示当所述第一BS发送导引下行链路信号时由所述SU接收的信号质量，所述方法包括用于确定与所述SU相对应的所述加权因子组的方法，所述确定方法包括以下步骤：

把多个导引下行链路信号从所述第一BS发送到所述SU，每个导引下行链路信号利用与所述导引下行链路信号的其它加权因子组的不同的加权因子组来进行处理；

接收对于至少两个所述导引下行链路信号的所述报告信号之一；以及

根据报告信号分配所述加权因子组给所述SU。

2.权利要求1的方法，其中第一个所述导引下行链路信号包括第一识别符。

3.权利要求2的方法，其中第二个所述导引下行链路信号包括第二识别符，它不同于所述第一识别符。

4.权利要求3的方法，其中所述第一和第二识别符标识第一和第二BS，所述第二BS被设置在离所述第一BS一个距离，该距离足以确保由第一BS发送的、和包含所述第二识别的导引下行链路信号不干扰在所述第二BS与当前正在同所述第二BS通信的所述SU之间的通信。

5.权利要求3的方法，其中所述第一导引下行链路信号标识第一BS，以及其中所述SU也接收来自第二BS的第三导引下行链路信号，所述SU产生和发射一个报告信号到第一BS，所述报告信号表示第三导引下行链路信号的信号强度，以及其中所述第一BS根据对于所述第一、第二和第三导引信号报告的信号强度来确定是否把所述SU切换到所述第二BS。

6.权利要求3的方法，其中所述蜂窝通信遵循这样一种蜂窝标准，在其中每个SU自动地监视在由所述导引BS发送到所述SU的消息中规定的一组导引下行链路信号中多个导引下行链路信号的每一个，当所述SU确定在所述导引信号组中所述导引下行链路信号之一具有的信号强度超过门限值时，所述SU产生一个所述报告消息，所述报告消息标识所述导引下行链路信号。

7.权利要求6的方法，其中所述蜂窝标准是IS-95，以及其中所述导引下行链路信号组包括在该标准中所规定的所述候选组、邻居组、或剩余组之一。

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